Kostkový generátor: 12 kroků (s obrázky)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-13 06:57

Tento Instructables je pro můj hlavní projekt, který jsem dokončil v rámci svého kurzu systémů a ovládání IGCSE. Obdržel známku A* a já vás provedu, jak to v tomto návodu zvládnout. K dokončení tohoto projektu je zapotřebí slušné zázemí v elektronice a také zkušenosti s Arduinem a jeho IDE.

Pozadí

Vzhledem k tomu, že popularita deskových her klesá a elektronika je na vzestupu, může se zdát těžké si sednout a hrát bez rušení gadgetů. V tomto konkrétním případě můj klient, učitel klubu Warhammer, raději ve svém klubu použil fyzické kostky než online. Problém je v tom, že nemůže mít kostky se 100 stranami, a proto se musí uchýlit k použití online simulátoru kostek. Zde se naskýtá příležitost pro tento produkt.

Zatímco velikost trhu, na který je tento produkt zaměřen, klesá, jeho potřeba stále existuje. Deskové hry se stávají rysem minulosti, zatímco se objevují online a elektronické hry. V tomto konkrétním případě můj produkt snižuje potřebu telefonů nebo internetu během deskové hry, takže se hráči cítí méně odpojeni od skutečné hry. Systémy, které bude používat, jsou 4511 IC a mikrokontrolér Arduino Nano. Tento projekt bude muset využívat mikrokontrolér, protože bez něj by byl obvod příliš neefektivní.

Funkce

Produkt umožňuje uživateli vybrat číslo mezi 0 a 100 pomocí dvou otočných přepínačů na levé straně zařízení. Toto číslo je uživateli zobrazeno prostřednictvím dvou 7 segmentových displejů přímo nad otočnými přepínači jako zpětná vazba. Poté, co uživatel stiskne tlačítko posouvání, bude přesunuto náhodné číslo mezi 0 a zvoleným číslem a zobrazeno na 7 segmentových displejích na pravé straně zařízení.

Krok 1: Okruh

Zjednodušené schéma zapojení výše ukazuje každý z nezbytných vstupů a výstupů Arduino, které mají být použity jako reference pro pozdější kroky v projektu.

Jak obvod funguje?

Uživatel nejprve zadá počet stran, které chce, aby jeho kostky měly, pomocí dvou otočných přepínačů, z nichž jeden ovládá 10místné místo a druhý ovládá jednociferné místo. Toto číslo se zobrazuje prostřednictvím zpětné vazby na prvních 7 segmentových deskách plošných spojů, což uživateli usnadňuje porozumět číslu, které si vybral.

Desetinný vstup uživatele je převeden do binárního formátu na rotační desce plošných spojů a je odeslán do Arduino Nano. Nano pak vybere náhodné číslo mezi 0 a vybraným číslem. Tyto informace budou poté odeslány v binárním formátu na 2. 7segmentovou desku plošných spojů po stisknutí spínače Push-To-Make (Roll).

Níže jsem připojil kód Arduino pro referenci, aby bylo snazší porozumět tomu, jak tento produkt funguje.

Krok 2: Desky s plošnými spoji

Kusovník:

• Rezistory 470 ohmů x28
• Rezistory 10K Ohm x22
• CD 4511BE x4
• 7segmentový displej (zelený, CC) x4
• Dioda 1N4002 x44
• Otočný přepínač (1P12T) x2
• Kolébkový spínač (zapnuto-vypnuto) x2
• Push To Make x1
• Arduino Nano x1
• LED zelená x2

Pomocí Autodesk Eagle na mém počítači jsem navrhl schéma každého DPS, jak je vidět na fotografii výše. Ze schematického návrhu jsem nechal vyrobit PCB (2x 7 Segment PCB, 1x Rotary PCB) v Číně a odeslat.

Soubory Gerber najdete zde (soubory Eagle jsou přiloženy níže)

Pájecí součásti

Před pájením se ujistěte, že máte dobré větrání a ochranné brýle. Před pájením na desku se také musíte ujistit, že všechny součásti jsou orientovány a umístěny do správných poloh. Se žehličkou buďte rychlí, protože pokud ji budete držet příliš dlouho na špendlíku, může dojít k vyhoření IC. Ujistěte se, že každý kontaktní bod je bezpečně připevněn k desce pájkou a že zde nejsou žádné suché spoje.

Vyřezávání otvorů

Nejprve jsem vyznačil otvory na každé DPS a zarovnal je, abych se ujistil, že byly označeny správně. To bylo provedeno pomocí try square, značky a pravítka. Po označení otvorů jsem pomocí ocelové svorky přidržel desku plošných spojů na místě a do každé desky plošných spojů vyvrtal 4x 2 mm otvory, po nichž následovaly požadované otvory 3 mm, aby se zabránilo praskání materiálu TRFE.

Tento krok je důležitý, protože vám později umožní řádně zajistit desky plošných spojů k pouzdru.

Krok 3: Obvod + testování

Úkoly

• Zkontrolujte všechna připojení desky plošných spojů.
• Nastavte celý okruh.
• Spusťte kód v obvodu pro testování.
• Pokud to nefunguje, opravte problém a opakujte.

Kontrola kvality: Pomocí nastavení kontinuity na multimetru jsem zkontroloval každou stopu a komponentu, abych detekoval a odstranil všechny zkraty, které by mohly ovlivnit funkci obvodu. Pokud byl nalezen zkrat, byly k vyřešení problému podniknuty následující kroky.

1. Identifikujte zkrat - ujistěte se, že zkrat je skutečně problém a existuje, protože čím vícekrát je teplo aplikováno na měděné podložky, tím je pravděpodobnější, že se buď roztaví, poškodí nebo nevodí.

2. Pájecí přísavkou jemně zahřejte spoj a nasajte tekutou pájku. Opakujte, dokud není odstraněna veškerá pájka. Pokud se pájka neodlepí, použijte pájecí knot, abyste se pokusili něco absorbovat.

3. Nakonec oba spoje znovu pájejte opatrně a s minimem pájky, ale jen tolik, aby byl spoj bezpečný a vodivý.

Nahrání kódu:

Chcete -li nahrát kód do Arduino Nano, nejprve si stáhněte Arduino IDE. Dále si stáhněte tento ovladač Arduino Nano a tento ovladač FTDI.

Poté pomocí kódu z kroku 1 jej nahrajte pomocí kabelu USB na Micro-USB do Arduino Nano. Okruh by nyní měl být funkční. Pokud to nefunguje, spusťte řešení potíží dvojitou kontrolou všech součástí a připojení.

Přídavná LED

Pokud se pečlivě podíváte na 7 segmentovou desku plošných spojů, všimnete si, že je zde slot pro LED. Tato LED dioda se rozsvítí, když je zobrazeno číslo 100 a dva 7segmentové displeje ukazují dvě 0s. Aby to fungovalo, použijte dvě brány NOT a dvě brány AND v konfiguraci, která spustí LED, když nejsou žádné vstupy do IC 4511.

Krok 4: Uživatelské rozhraní

Úkoly

• Navrhněte uživatelské rozhraní pomocí aplikace Adobe Illustrator.
• Laserové řezání uživatelského rozhraní a ujistěte se, že odpovídá součástem obvodu. Vyryjte design orla Warhammer do uživatelského rozhraní.
• Design nastříkejte šedou/stříbrnou barvou.

Materiál: černý akryl

Pomocí aplikace Adobe Illustrator jsem navrhl uživatelské rozhraní v souladu s rozměry uvedenými na obrázku výše (kliknutím zobrazíte další obrázky). Tento návrhový soubor jsem poté exportoval do laserové řezačky a vystřihl kus akrylu.

Poté, když jsem nechal plastovou fólii na akrylu, nastříkal jsem vyryté části akrylu stříbro/šedou barvou. To bylo provedeno několikrát (4krát v 10minutových intervalech), aby byl zajištěn odvážný a jasný obraz. Poté, co jsem to všechno nechal zaschnout, jsem sundal plastovou vrstvu a ujistil se, že tam nejsou žádné nerovnosti.

Krok 5: Boční desky

Úkoly

• Sbírka jasanového dřeva.
• Nakreslete všechny řezné čáry na kus dřeva, aby vám při řezání vedly. Vyřízněte levou i pravou stranu pouzdra.

Materiály

1. Jasanové dřevo 135 mm (š) x 300 mm (d) x 10 mm (d)

Dalším krokem tohoto projektu a možná nejsložitější částí pouzdra jsou boční desky. Nejprve pomocí výše uvedených měření vyznačte oba boční kusy na 10 mm silném kusu jasanového dřeva. Pomocí pásové pily vyřízněte obecný tvar kusů.

Dále pomocí routeru (směrovacího stroje) vyřízněte drážky zobrazené na výše uvedených schématech. K dispozici jsou dvě drážky široké 10 mm x 5 mm. a jedna 3 mm (široká) x 150 mm (dlouhá) x 5 mm (hluboká) drážka pod úhlem 50 stupňů.

Dokončování

Chcete -li opravit malé chyby v zarovnání povrchu nebo ostré hrany, použijte jemný smirkový papír, abyste tyto sekce prošli, abyste je vyhladili a dodali jim pěknou estetickou přitažlivost. Profesionalita je klíčová.

Krok 6: Horní, spodní a zadní desky

Úkoly

• Vyřízněte horní lištu.
• Vystřihněte spodní plát.
• Po vytvoření souboru Adobe Illustrator pro laserovou řezačku vyřízněte zadní desku laserem.

Horní deska (materiál: popel)

Výroba horní desky je obtížná, protože na jedné straně obsahuje úhel 50 stupňů. Chcete -li tento kus vystřihnout, nejprve označte obecný tvar bloku pomocí výše uvedených rozměrů a zkuste čtverec. Dále vytvořte úhel nastavením úhlu náklonu platformy pásové pily na 50 stupňů. Odtud řezte podél jedné strany obdélníku, abyste vytvořili šikmou tvář.

Dále vyrovnejte plošinu, aby pásová pila vyřízla další tři strany obdélníkového horního dílu.

Spodní deska (materiál: popel)

Spodní desku lze snadno vyříznout pomocí pásové pily, protože se jedná o obdélníkový blok z jasanu o rozměrech 220 mm x 145 mm x 10 mm.

Zadní deska (materiál: akryl)

Pomocí Adobe Illustrator jsem navrhl zadní desku (135 mm x 230 mm) spolu se štěrbinou pro napájecí kabel a vypínačem spolu s otvory pro šrouby, jak je vidět na obrázcích výše. Tento soubor jsem poté exportoval do laserové řezačky a nechal jsem jej oříznout.

Pomocí tužky a pravítka označte 4 otvory (2 na každé straně) pro otvory pro šrouby (průměr závisí na použitém šroubu). Pomocí středového děrovače a paličky proveďte promáčknutí každého z těchto otvorů a nakonec pomocí příslušného vrtáku pomocí ruční vrtačky vyvrtejte všechny 4 otvory.

Dále jsem postupoval podle stejných kroků pro stříkání písmen na akryl jako v kroku 4. Nakonec jsem pomocí vrtacího záhlubníku prošel každý z otvorů pro šrouby, abych zajistil, že hlavy šroubů budou v jedné rovině s akrylovým povrchem, když sestaven.

Výkonová elektronika:

Vstupní napájecí zdroj musí být kolem 5V. Jakmile je kladný vodič protažen napájecím otvorem v zadní desce, musí být veden síťovým vypínačem, aby uživatel mohl ovládat napájení do produktu. Kladný pól ze spínače pak musí být připojen ke kolíku V (in) na Arduinu a záporný/GND vodič musí být připojen ke kolíku Arduino GND (in).

Krok 7: Lepení a upínání

Nyní, když byly všechny části pouzdra vystřiženy, musíme je dát dohromady. Všechny kusy jsou uvedeny níže:

• 2x boční desky
• 1x Horní lišta
• 1x spodní místo
• 1x uživatelské rozhraní
• 1x zadní deska

V tomto kroku kusy, které budeme slepovat, jsou:

• 1x Horní lišta
• 2x boční desky

Je velmi důležité, aby tyto kusy a POUZE tyto kusy byly k sobě přilepeny. Spodní deska je zobrazena na obrázcích výše, ale NENÍ nalepena na boční desky. Je tam umístěn pouze jako vodítko a pro polohování.

Kroky:

1. Uspořádejte dílky v pořádku a zajistěte, aby mohly být všechny umístěny a správně k sobě připevněny. Pokud tomu tak není, buď uložte problémový kus, dokud nebude fungovat, nebo jej předělejte.

2. Na klíčové kontaktní body naneste malou, ale přiměřenou vrstvu lepidla PVA. V tomto případě by tyto body byly horním spojovacím falcem na obou bočních kusech.

3. Zkombinujte všechny díly dohromady pomocí spodní desky jako vodítka, které pomůže zvednout boční desky a horní lištu.

4. K upevnění dílu v této konfiguraci použijte jednu nebo dvě svorky, dokud lepidlo nezaschne a spoje nejsou bezpečné.

Krok 8: Vrtání

Celkem je do Ashwoodu vyvrtáno 8 otvorů. Všechny otvory je nutné vyvrtat pomocí 2,5 mm vrtáku.

Nejprve jsem upnul pouzdro, abych zajistil, že se během procesu vrtání nepohybuje kvůli kontrole kvality. Poté jsem pomocí pravítka a tužky vyznačil všech 8 otvorů, které bylo potřeba vyvrtat vzadu a dole. Pomocí středového děrovače a kladiva s kuličkovým perem jsem odsunul každý bod, abych vedl vrták. Nakonec jsem pomocí ruční vrtačky a 2,5 mm vrtáku vyvrtal každou díru.

Po vyvrtání otvorů přes akrylový zadní díl a dřevěný spodní díl jsem pomocí vrtacího záhlubníku vytvořil záhlubník pro každý otvor. To bylo nutné, protože jsem pomocí samořezných šroubů připojil zadní a spodní díl k pouzdru. To znamenalo, že s těmito zahloubeními by hlava šroubu byla v jedné rovině s povrchem materiálu, do kterého byla přišroubována, což by jí poskytlo pěkný vzhled a bezpečný exteriér.

Krok 9: Broušení a dokončování

Broušení nečistot

Poté, co bylo pouzdro slepeno, jsem nejprve použil hrubý brusný papír, abych se zbavil přebytečného zaschlého lepidla nebo zjevných problémů s nesouosostí. Pak pro kontrolu kvality. Přešel jsem na jemnější brusný papír a prošel každý povrch, abych zajistil hladký povrch.

Použití povrchové úpravy: Vosk na nábytek

Nakonec jsem se rozhodl, abych povrch navoskoval, aby měl jasanové dřevo pěkný vzhled a dojem. Pomocí lešticího hadříku jsem nábytkový vosk 4krát aplikoval na každý vnější povrch dřeva s 30minutovým sušením za účelem kontroly kvality. To bylo pro kontrolu kvality, která zajistila, že každý centimetr dřeva byl řádně potažen a měl stejnou strukturu.

Krok 10: Zabezpečte elektroniku k pouzdru

Materiály

• 12x šrouby M4
• 12x matice M4
• 12x nylonové podložky M4

Nahoře připojuji desky plošných spojů k uživatelskému rozhraní pomocí šroubů, matic a nylonových podložek. Použil jsem nylonové podložky, protože jsou nevodivé, a proto při kontaktu s mojí deskou plošných spojů nevytvoří žádné zkraty. Po připojení desek plošných spojů jsem pomocí vrtačky a šroubováku připevnil zadní a spodní desku ke konečnému krytu. Tento postup provádějte opatrně, protože elektronika může být velmi choulostivá.

Pokud by se nějaké pájené spoje zlomily nebo rozpadly, je nutné je tam opravit a poté b4 pokračovat. Nezapomeňte otestovat obvod před a po zajištění k pouzdru, abyste se ujistili, že vše zůstává v provozuschopném stavu.

Krok 11: Sestavte bydlení dohromady

V tomto posledním kroku vezměte uživatelské rozhraní a zasuňte jej drážkami boční desky do pouzdra. Dále umístěte spodní desku pod pouzdro mezi spoje falce obou bočních desek. Zarovnejte otvory pro šrouby a pomocí šroubováku vložte všechny 4 šrouby (2 na každé straně), aby byla deska zajištěna na místě.

Posledním krokem je připevnění zadní desky k pouzdru. Proveďte zarovnání otvorů pro šrouby a poté vložte 4 samořezné šrouby do dřeva do každé polohy a zkontrolujte, zda je těsný a zapuštěný.

Nakonec můžete všechny chyby vyhladit pomocí jemných brusných papírů a nábytkového vosku. Pokud se při zarovnání vyskytnou nějaké chyby, vraťte se prosím k předchozím krokům. Pokud byste během tohoto procesu potřebovali pomoc, neváhejte a napište své dotazy do níže uvedené sekce komentářů.

Krok 12: Jste hotovi

Dobrá práce na dokončení projektu! Užívat si!